李霜

摘 要：為了全面提升測繪工作的精準(zhǔn)性，要結(jié)合移動計算平臺應(yīng)用要求，建立完整的控制方案，維持全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）定位技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，發(fā)揮高精度、低成本的行業(yè)優(yōu)勢，為數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用管理效率的提升提供保障。本文簡要分析基于掌上電腦（Personal Digital Assistant，PDA）的GPS信號接收和處理技術(shù)，并著重探討了移動計算機平臺下GPS定位技術(shù)的應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：移動計算機;GPS定位技術(shù);掌上電腦（PDA）

中圖分類號：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）23-0027-03

Abstract： In order to comprehensively improve the accuracy of the surveying and mapping， it is necessary to establish a complete control scheme based on the application requirements of the mobile computing platform， maintain the application structure of GPS positioning technology， and give full play to the industry advantages of high precision and low cost， and provide guarantee for the improvement of data collection and application management efficiency. This article briefly analyzes the GPS signal receiving and processing technology based on PDA， and focuses on the application of GPS positioning technology under the mobile computer platform.

Keywords： mobile computer;GPS positioning technology;Personal Digital Assistant（PDA）

將全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）定位技術(shù)融合在開采沉陷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，能打造更加完整的數(shù)據(jù)信息管理平臺，配合基站多態(tài)流動站獨立觀測模式，建構(gòu)實時性差分定位管理體系，為數(shù)據(jù)匯總和移動端數(shù)據(jù)共享提供保障。

1 基于PDA的GPS信號接收和處理技術(shù)

按照基站差分的內(nèi)容，GPS系統(tǒng)模式主要分為單基準(zhǔn)站差分模式、多基站局域差分模式和多基站廣域差分模式?；谡粕想娔X（Personal Digital Assistant，PDA）建立的GPS信號接收和處理技術(shù)模型以單基站差分模式為主。

1.1 基站模式

GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息分為位置差分單元、偽距差分單元和載波相位差分單元。

1.1.1 位置差分單元。結(jié)合基準(zhǔn)站的實際情況確定精密坐標(biāo)內(nèi)容，在基準(zhǔn)站中完成GPS接收機坐標(biāo)的處理，充分考量軌道誤差、時鐘誤差、大氣因素以及多路徑效應(yīng)等參數(shù)的影響，在消除用戶站和基準(zhǔn)站共同誤差的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)用戶坐標(biāo)的精準(zhǔn)定位。與此同時，用戶站和基準(zhǔn)站的距離不超過100 km，則位置差分法的應(yīng)用效果較好[1]。

1.1.2 偽距差分單元。結(jié)合基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，按照時刻分析模式判定衛(wèi)星和基準(zhǔn)站的距離。隨著用戶到基準(zhǔn)站之間距離的增大，難免會增加更多的系統(tǒng)誤差。要建立完整的精度分析模式，才能更好地評估距離參數(shù)。

1.1.3 載波相位差分原理。它主要建立在測站載波相位評估基準(zhǔn)上，也被稱為實時動態(tài)（Real-Time Kinematic，RTK）技術(shù)，能實現(xiàn)厘米級精度測量，且能結(jié)合測量流程實時提供觀測點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

1.2 GPS信號接收和處理技術(shù)

基礎(chǔ)終端都會設(shè)置對應(yīng)的串行端口，以便終端和外部串行設(shè)備能有效建立通信和數(shù)據(jù)傳輸，也就是說，串行端口的本質(zhì)功能是建構(gòu)完整的編碼轉(zhuǎn)換模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用效果的同時，保證能將串行位轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。例如，應(yīng)用Comm.dry驅(qū)動程序，配合API函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。多數(shù)串口設(shè)備的供應(yīng)商為了提升硬件和WindowsCE的連接效果，會在程序設(shè)計中模擬COM7串口，配合GPS信號的實時性接收模塊，有效打造更加完整的定位平臺[2]。

1.2.1 GPS信號處理。如圖1所示，在GPS數(shù)據(jù)處理過程中，要按照數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計要求開展相應(yīng)工作，實現(xiàn)串口定位數(shù)據(jù)向終端的實時傳輸，配合技術(shù)方案就能在電子地圖上定位GPS數(shù)據(jù)。與此同時，在EVB上利用Comm空間讀取數(shù)據(jù)，按照定位數(shù)據(jù)分類原則獲取有用信息，并維持信息整理的規(guī)范性，可保證GPS接收機能實時獲取相關(guān)的信息數(shù)據(jù)。

1.2.2 GPS信號接收。對于GPS信號接收單元，系統(tǒng)要對GPS定位信息予以實時性分解處理，提取有效數(shù)據(jù)后完成相應(yīng)的工作。第一，借助串口實現(xiàn)GPS輸出數(shù)據(jù)的傳遞，將其直接傳遞到PDA。第二，主程序獲取目標(biāo)位置后，能分解接收機獲取的GPS數(shù)據(jù)，有效獲取目前位置和國家標(biāo)準(zhǔn)時間信息。第三，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，過程如圖2所示。第四，在電子地圖上讀取當(dāng)前位置。

另外，在GPS信號接收過程中，要借助通信控件和定時器，有效實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)的匯總。一般定時器每間隔2 s就要更新經(jīng)緯度和時間數(shù)據(jù)，能在節(jié)省資源的同時，提升PDA設(shè)備的應(yīng)用效率[3]。

1.2.3 GPS信息提取。在應(yīng)用GPS定位技術(shù)的過程中，開啟GPS模塊就能實現(xiàn)信息的實時接收處理，數(shù)據(jù)也會隨之向GPS模塊中“涌入”，配合模塊的處理方式將接收信息直接按照串口處理標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送到相應(yīng)系統(tǒng)，能更好地維持系統(tǒng)應(yīng)用平臺的控制效果。在信息讀取時，它還需要配合ASCII碼完成讀取，以保證信息提取和解析過程的規(guī)范性[4]。本文以GPRMC幀語句信息結(jié)構(gòu)和字段信息為例，具體內(nèi)容見表1。

除此之外，還可以結(jié)合實際應(yīng)用狀態(tài)完成接收信號時間信息、GPS定位狀態(tài)信息以及經(jīng)緯度方向信息等相關(guān)字符串的處理，有效建立完整的解析處理過程，確保數(shù)據(jù)管理的合理性和規(guī)范性。需要注意的是，信息提取后要結(jié)合實際數(shù)據(jù)應(yīng)用需求保存經(jīng)緯度信息、日期信息以及時間信息等，保證變量分析等工作能依托數(shù)據(jù)展開。我國受到地理環(huán)境和經(jīng)緯度的限制，加之WGS-84坐標(biāo)系和我國采取的坐標(biāo)系存在差異，需要配合坐標(biāo)轉(zhuǎn)化處理[5]。

2 移動計算機平臺下GPS定位技術(shù)的應(yīng)用方案

2.1 系統(tǒng)方案

在整個移動計算機平臺下建立的GPS系統(tǒng)主要包括GPS接收機、手持式數(shù)據(jù)接收設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)實時性采集軟件等，配合CORS系統(tǒng)能完成實時性信息管理。一方面，選取VC++或者是VC#等開發(fā)工具，配置Windows 11系統(tǒng)，選取嵌入式設(shè)備通信輔助工具，配合特定設(shè)備的SDK。另一方面，以Q系列手持機為主要研究對象，將其系統(tǒng)軟件運行平臺作為研究對象，采取人體工程學(xué)一體化集成設(shè)計模塊。無論是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）數(shù)據(jù)采集還是數(shù)據(jù)的實時性分析、匯總，它都具有一定的優(yōu)勢，并且配合GPRS通信、無線通信以及藍(lán)牙技術(shù)等，能滿足Win CE/Windows Mobile平臺應(yīng)用需求，同時軟件和硬件二次開發(fā)平臺均可實施[6]。

2.2 系統(tǒng)模塊

在啟動創(chuàng)建工程后，要結(jié)合項目類型選擇對應(yīng)的智能設(shè)備。實際系統(tǒng)平臺中會設(shè)置不同的模塊，從而滿足相應(yīng)的應(yīng)用需求，維持整體系統(tǒng)運行規(guī)范效果。

文件管理模塊主要是對平臺中相關(guān)工程文件予以管理，并且建立實時性采集數(shù)據(jù)管控結(jié)構(gòu)，維持應(yīng)用管理的規(guī)范性。

數(shù)據(jù)采集模塊及時對屬性信息予以采集和匯總，并且融合空間信息、拓?fù)湫畔?，打造完整的信息集成平臺，為后續(xù)信息指導(dǎo)工作提供保障。

管理和分析模塊在信息匯總處理的基礎(chǔ)上，有效建立數(shù)據(jù)處理和組織模塊，為后續(xù)數(shù)據(jù)的分配控制提供支持，保證管理水平。

Mobile GIS模塊配合GIS技術(shù)模型和實際技術(shù)應(yīng)用要求，能建立完整的技術(shù)控制方案，并且能對底圖予以加載和處理，及時顯示相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)信息，保證信息采集點匯總的規(guī)范性。同時，在GIS模塊中還能對底圖進(jìn)行放大、縮小、平移或全圖處理等操作。

查詢編輯模塊主要是結(jié)合實時性要求完成監(jiān)測點信息的查詢和編輯控制，保證后續(xù)數(shù)據(jù)信息管理和應(yīng)用的規(guī)范性。

測量儀器處理模塊要基于CORS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)RTK測量處理，并且配合PDA測量儀器完成串口通信的實時性管理。

網(wǎng)絡(luò)通信模塊能對圖形以及文字等基礎(chǔ)資料予以采集、存儲和傳輸處理。

導(dǎo)航模塊充分發(fā)揮通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service，GPRS）的應(yīng)用優(yōu)勢建立完整的導(dǎo)航體系，明確了解當(dāng)前用戶的所在位置，匹配對應(yīng)圖上的相關(guān)位置。

此外，在系統(tǒng)模塊設(shè)計應(yīng)用過程中，還需要對放樣點坐標(biāo)數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、地表數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)一采集存儲，以便后續(xù)開展相應(yīng)的管理分析，也為數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)信息表達(dá)提供保障，共建和諧穩(wěn)定的GPS定位系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計

2.3.1 電子地圖。從移動計算機平臺入手，融合GPS定位技術(shù)要確保電子地圖的應(yīng)用效果能滿足縮放、漫游、刷新以及圖層管理等要求，也能為點數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)以及面數(shù)據(jù)的實時性采集控制提供保障。另外，電子地圖還具備動能代碼的讀取功能，能按照打開、關(guān)閉、退出、添加以及保存等子菜單項對相關(guān)數(shù)據(jù)予以處理[7]。

例如，應(yīng)用打開操作，其程序代碼為：

private [void] open File MenuItem_Click（[object sender，Event Argse]）

{

open File Dialog.[Filter=]"Super Map Workspace Files（[*.pmw]）|[*.pmw]||";

open File Dialog.Fil eName=[“*.pmw”];? ?//打開

2.3.2 GPS模塊。基于GPS定位技術(shù)原理配合差分GPS定位分析，將GPS接收機直接安裝在基準(zhǔn)站的相應(yīng)位置，就能實現(xiàn)實時性監(jiān)測，且結(jié)合基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)就能及時完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃诱镜墓ぷ?，結(jié)合數(shù)據(jù)采集點位完成參數(shù)的管理，能在減少觀測時間的同時優(yōu)化參數(shù)精度。本系統(tǒng)采集的基礎(chǔ)坐標(biāo)信息能實現(xiàn)1～2 cm精度管理，滿足開采沉陷數(shù)據(jù)采集的基本需求[8]。

另外，在GPS模塊中，要配置GPS控制結(jié)構(gòu)和信號解析結(jié)構(gòu)，除能實現(xiàn)GPS狀態(tài)監(jiān)測外，還能結(jié)合設(shè)備串口、數(shù)據(jù)接收波特率等基礎(chǔ)參數(shù)，設(shè)置內(nèi)容完善的應(yīng)用管理，保證數(shù)據(jù)解析后能實時計算出位置數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

在應(yīng)用GPS定位技術(shù)的過程中，要結(jié)合技術(shù)應(yīng)用要求和規(guī)范，落實相應(yīng)的操作工序，確保移動計算機平臺中各個模塊發(fā)揮時效性價值，維持良好的運行平衡狀態(tài)，提升定位處理的綜合水平，最大程度上保證GPS定位處理效果，也為定位技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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